Глава 2. Прогнозирование обстановки при чрезвычайных ситуациях.
2.1. Теоретические основы прогнозирования
При определении влияния поражающих факторов источников чрезвычайных ситуаций на жизнедеятельность населения, работу объектов экономики и действия сил ликвидации чрезвычайных ситуаций, а также при обосновании и принятии мер защиты выявляется и оценивается обстановка, складывающаяся при ЧС.
Под выявлением обстановки понимается сбор и обработка исходных данных о чрезвычайных ситуациях, определение размеров зон чрезвычайных ситуаций и нанесение их на карту (план).
Под прогнозной оценкой обстановки понимается определение влияния поражающих факторов источников ЧС на работу объектов экономики, жизнедеятельность населения и действия сил ликвидации ЧС. Оценка обстановки включает выбор оптимальных действий сил ликвидации ЧС, работы объектов экономики и жизнедеятельности населения, анализ полученных результатов и выбор наиболее целесообразных вариантов действий, которые при условии выполнения поставленных задач обеспечивают минимальные потери (исключают потери).
Выявление и оценка обстановки осуществляется в 3 этапа:
∙1 этап — заблаговременные выявление и оценка обстановки по прогнозу, по оценочным параметрам ЧС с учетом преобладающих среднегодовых метеоусловий. Основанием для этого являются сведения, полученные от соответствующих министерств, ведомств и органов гидрометеослужбы. Полученные результаты необходимы для планирования мероприятий по защите населения и территории.
∙2 этап — выявление и оценка обстановки по прогнозу после ЧС. Основанием для прогнозирования являются данные, поступившие от вышестоящих, подчиненных и взаимодействующих органов управления ГОЧС, объектов экономики и подчиненных сил разведки, наблюдения и контроля, с учетом реальных метеорологических данных. Полученные результаты необходимы для принятия председателями КЧС разных уровней решений по защите населения и территорий, а также для уточнения задач органам разведки и проведения неотложных защитных мероприятий.
∙3 этап — выявление и оценка фактической обстановки (по данным разведки). Основанием для этого являются данные, полученные от органов разведки, наблюдения и контроля. Полученные данные необходимы для уточнения ранее принятых решений по защите населения и проведения работ по ликвидации чрезвычайных ситуаций. Прогнозированием обстановки при чрезвычайных ситуациях принято называть выявление и оценку обстановки по прогнозу.
2.1.1.Общие положения прогнозирования
Воснову расчетно-математических моделей прогнозирования последствий ЧС мирного времени положена причинно-следственная связь двух процессов: воздействия поражающих факторов на объект и сопротивления самого объекта этому воздействию. Оба процесса носят ярко выраженный случайный характер, например, в силу того, что невозможно заранее достоверно определить, колебания земной коры какой интенсивности будут действовать в районе расположения здания или какое давление во фронте воздушной ударной волны будет воздействовать на сооружение.
Эти поражающие факторы с разной вероятностью могут принимать различные значения. Кроме того, даже при воздействии на здания одинаковой нагрузки будет существовать только некоторая вероятность их разрушения. На вероятность разрушения зданий влияют разброс прочности материалов, отклонение строительных элементов от проектных размеров, различие условий изготовления элементов и другие случайные факторы.
Поражение людей будет зависеть как от перечисленных факторов, так и от ряда других случайных событий. В частности, от вероятности размещения людей в зоне риска, плотности расселения в пределах населенного пункта и вероятности поражения людей обломками при получении зданиями той или иной степени повреждения.
Итак, можно сделать вывод о том, что для прогнозирования последствий ЧС мирного и военного времени необходимо применять вероятностный подход.
Основные факторы, влияющие на последствия ЧС:
∙интенсивность воздействия поражающих факторов;
∙положение населенного пункта относительно очага воздействия;
∙характеристика грунтов в месте расположения зданий и сооружений;
∙конструктивные решения и прочностные свойства зданий и сооружений;
∙плотность застройки и расселения людей в пределах населенного пункта;
∙режим нахождения людей в зданиях в течение суток и в зоне риска — в течение
года.
Перечисленные характеристики называют пространственно-временными факторами.
Различают следующие поражающие факторы ЧС: тепловые, химические, радиационные, биологические и механические.
Поражающим фактором при расчете последствий ЧС считают фактор, вызывающий основные разрушения и поражения.
2.1.2. Модели воздействия
Прогнозирования воздействий, связанных с ЧС мирного времени, описываются в виде аналитических, табличных или графических зависимостей. Эти зависимости позволяют определить интенсивность поражающих факторов той или иной ЧС в рассматриваемой точке. Зависимости, определяющие поля поражающих факторов при прогнозировании последствий ЧС, называют моделями воздействия, имея в виду то, что они характеризуют интенсивность и масштаб воздействия. При модельной оценке воздействий используются:
1.Информация, основанная на факте уже существующей ЧС. Приводятся координаты центра очага, интенсивность или мощность воздействия, время воздействия.
2.Пространственная функция распределения параметров поражающих факторов Ф, характерная для рассматриваемой чрезвычайной ситуации, F(х,у,Ф). Пример типичного вида данной пространственной функции для нормального характера распределения поражающего фактора (распределения Гаусса [50]) приведен на рис. 2.1,а. В этом случае наиболее вероятны средние значения поражающих факторов, большие и малые значения спадают по экспоненциальному закону.
3.Вид плотности функции распределения параметров поражающих факторов f(х,у,Ф), плотность распределения вероятности случайной величины Ф. Пример вида такой функции для нормального распределения приведен на рис. 2.1,б.
Рис. 2.1. Примеры нормального закона распределения поражающих факторов, а — функция распределения; б — функция плотности распределения вероятностей;
х, у— координаты рассматриваемой точки;
Ф— поражающий фактор (случайная величина)
4.Конкретный вид функции воздействия может характеризоваться статистическим материалом, накопленным по данным натурных наблюдений. Как правило, в регионах такие данные приводятся в виде таблиц для наиболее типичных наводнений, цунами и т. д. Карта распределения уточненных данных по регионам России периодически составляется Агентством МЧС по мониторингу и прогнозированию ЧС [1].
5.На основании наблюдений и заблаговременно проведенных расчетов может быть определена интенсивность воздействия, например, составлена карта сейсмического районирования территории России, карта цунами-районирования. Для сейсмоопасных регионов составлены карты детального сейсмического районирования, а для городов проведено микросейсморайонирование, то есть, определена сейсмичность отдельных площадок (кварталов) в пределах города. Обычно эти модели приводятся в графическом виде (в форме изолиний на картах) или в табличном виде.
Значение функции распределения для рассматриваемой чрезвычайной ситуации F(x,у,Ф)
есть вероятность Р того, что случайная величина поражающего фактора Ф в пространственной
точке с координатами х,у примет значение не выше данной величины Ф1:
F(x,у,Ф)=Р(Ф<Ф1).
В общем случае в качестве случайной величины рассматриваются типичные параметры поражающих факторов ЧС: интенсивность землетрясения, избыточное давление на фронте ударной волны при взрыве, плотность теплового потока при пожаре, характеристики волн при цунами, дозы облучения при радиационных авариях, концентрации, токсические нагрузки при химических авариях и т. д. Функции распределения F(x, у, Ф) поражающих факторов для наиболее типичных случаев определяют заранее на основе статистических наблюдений и расчетнотеоретической экстраполяции. Например, такие функции построены для основных сейсмоопасных регионов. В качестве случайной величины Ф в этом случае рассматривается интенсивность землетрясения в баллах. Следует отметить, что вероятностное прогнозирование существенно зависит от заданных доверительных вероятностей наступления определенных событий и оправданности в тех или иных случаях экстраполяционных зависимостей.
2.1.3. Законы разрушения сооружений и поражения людей
Процесс сопротивления воздействию описывается законами разрушения и поражения. Законы разрушения характеризуют уязвимость сооружений, а законы поражения — уязвимость людей в зонах ЧС. Эти термины являются основными при прогнозировании последствий ЧС.
Под законом разрушения сооружения понимают зависимость между вероятностью его повреждения и расстоянием от эпицентра ЧС до сооружения или интенсивностью проявления поражающего фактора.
Если закон разрушения представляется в виде функции от расстояния, то закон называют координатным законом разрушения (рис. 2.2, а), а в случае зависимости от поражающего фактора
— параметрическим законом разрушения (рис. 2.2, б). При оценке последствий ЧС в системе гражданской обороны наиболее часто используются параметрические законы разрушения.
Рис. 2.2. Законы разрушения (поражения): а — координатный, б — параметрический;
Р — вероятность поражения;
R — расстояние от центра очага до объекта;
Ф- интенсивность поражающего фактора
2.1.4.Законы разрушения сооружений
Законы разрушения сооружений получают на основе анализа и обобщения статистических сведений о разрушении жилых, общественных и промышленных зданий в результате воздействия поражающих факторов.
Находят применение законы разрушения двух типов: вероятности наступления не менее определенной степени разрушения (повреждения) сооружений — РAi(Ф) и вероятности наступления определенной степени разрушения (повреждения) сооружений — РВi(Ф) (рис. 2.3,а,б).
Рис. 2.3. Законы разрушения сооружений:
а — вероятность возникновения не менее определенных степеней разрушения сооружений;